6-2-1-化学反应的速率(解析版)

第六章化学反应与能量第二节化学反应的速率与限度第1课时化学反应的速率学习目标核心素养变化观念与平衡思想1．理解化学反应速率的含义。2．了解影响化学反应速率的因素。科学态度与社会责任根据化学反应速率的影响因素应用与生产与生活之中。预习导学一、化学反应的速率1．不同的化学反应进行的快慢千差万别，快与慢是相对而言的，化学反应过程进行的快慢用________来表示。2．化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的________或生成物浓度的________(均取正值)来表示。化学反应速率的单位为________或________。二、影响化学反应速率的因素升高温度，化学反应速率________；降低温度，化学反应速率________。催化剂能极大地________化学反应速率。温度、________、________、________、催化剂等都是影响化学反应速率的因素。【答案】一、1、反应速率2、减少量增加量mol·L－1·s－1mol·L－1·min－1加快减慢增大固体的表面积反应物的状态溶液的浓度重难突破重点1化学反应速率的概念及计算1．化学反应速率的概念：化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢程度的物理量。其数学表达式可表示为v＝eq\f(Δc,Δt)。其中Δc是某物质浓度的变化量，可以指溶液中的某一溶质，也可以指在密闭容器中的某一气体，反应速率是某段时间内的平均反应速率，而不是瞬时速率。2．化学反应速率与化学计量数的关系同一反应在相同条件下可用不同物质来表示其反应速率，其比值等于化学方程式中相应的化学计量数之比。如：aA(g)＋bB(g)=cC(g)＋dD(g)，则v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝a∶b∶c∶d或eq\f(v(A),a)＝eq\f(v(B),b)＝eq\f(v(C),c)＝eq\f(v(D),d)。3．比较同一化学反应速率的快慢时，要将用不同物质表示的反应速率转化成用同一物质表示的反应速率。4、注意事项：①对于有固体或纯液体参加的反应，由于在一定条件下，固体的密度是固定不变的，所以固体物质在化学反应中的浓度不变(可视为常数)，因此，不能用固体物质来表示化学反应速率。②对于同一化学反应，在相同的反应时间内，用不同的物质来表示其反应速率，其数值可能不同，但表示的意义是相同的，即一种物质的化学反应速率也就代表了整个反应的化学反应速率。【例1】将1molN2和3molH2通入4L的密闭容器中反应，半分钟后测得H2的物质的量为2.1mol，现用如下三种物质在单位时间内的浓度变化来表示该反应速率：①v(N2)＝0.15mol·L－1·min－1②v(H2)＝1.05mol·L－1·min－1③v(NH3)＝0.30mol·L－1·min－1，其中正确的是()A．①② B．②③ C．①③ D．①②③【解析】根据N2＋3H2eq\o(,\s\up11(高温、高压),\s\do4(催化剂))2NH3可知，Δn(N2)＝0.3mol，Δn(H2)＝0.9mol，Δn(NH3)＝0.6mol，所以Δc(N2)＝eq\f(0.3mol,4L)＝0.075mol·L－1，Δc(H2)＝eq\f(0.9mol,4L)＝0.225mol·L－1，Δc(NH3)＝eq\f(0.6mol,4L)＝0.15mol·L－1，则v(N2)＝eq\f(0.075mol·L－1,0.5min)＝0.15mol·L－1·min－1，v(H2)＝eq\f(0.225mol·L－1,0.5min)＝0.45mol·L－1·min－1，v(NH3)＝eq\f(0.15mol·L－1,0.5min)＝0.30mol·L－1·min－1。【答案】C重点2影响化学反应速率的因素1．内因(主要因素)对于不同的化学反应，参加反应的物质的性质是决定化学反应速率的主要因素。2．外因(外界条件)对于同一化学反应，外界条件不同，反应速率也不同，其中常见的外界条件有浓度、压强、温度、催化剂等。影响因素影响效果原理运用(1)温度对化学反应速率的影响在其他条件不变的情况下，升高温度，化学反应速率加快；降低温度，化学反应速率减慢。温度对化学反应速率的影响，与反应物状态无关。通常采用调控温度的方法控制化学反应速率，如用电冰箱储藏食物等(2)催化剂对化学反应速率的影响加入催化剂能极大地增大化学反应速率。有的催化剂(正催化剂)能够增大反应速率，有的催化剂(负催化剂)能够减小化学反应速率，若无特殊说明，通常所说的催化剂都是正催化剂。据统计，约有80%的化工生产过程都要用到催化剂，以增大反应速率，提高生产效率。(3)浓度对化学反应速率的影响当其他条件不变时，增加反应物的浓度，可以增大化学反应速率；减小反应物的浓度，可以减小化学反应速率。对于纯液体或固体物质，可认为其浓度为“常数”，它们的量的改变不会影响化学反应速率。(4)其他影响因素①固体表面积对化学反应速率的影响：固体颗粒越小，其表面积越大，与其他反应物的接触面积也越大，则化学反应速率就越大。②反应物的状态对化学反应速率的影响：一般来说，配成溶液反应，或反应物是气体，都能增大反应物之间的接触机会，有利于增大反应速率。③压强对化学反应速率的影响：对于有气体参加的化学反应来讲，其他条件不变时，压缩容器以增大反应体系的压强，相当于增大反应物浓度，则化学反应速率加快。④化学反应形成原电池，也能增大化学反应速率。保持容器容积不变，充入惰性气体(或不参加反应的气体)，由于反应物的浓度不变，故化学反应速率不变；若容器容积可变(压强不变)，充入惰性气体(或不参加反应的气体)，则化学反应速率减慢。【例2】100mL6mol·L－1H2SO4与过量的铁粉反应，在一定温度下，为了减缓反应进行的速率，但又不影响生成H2的总量，可向反应物中加入适量的()A．Na2CO3溶液 B．Na2SO4溶液C．盐酸 D．K2SO4固体【解析】A项中H2SO4和Na2CO3溶液反应消耗H＋，会使生成H2的量减少；B项中加入Na2SO4溶液，使c(H＋)减小，但n(H＋)不变，所以反应速率减慢，但产生H2的总量不变；C项中加入盐酸会使n(H＋)增大，从而使产生H2的量增大；D项中加入K2SO4固体对反应速率无影响。【答案】B重点3化学反应速率快慢的判断与测定1．定性判断：对于现象明显的反应，通常可以通过观察反应物消失的快慢或生成物出现的快慢对这个反应的快慢进行判断。例如：Mg＋2HCl=MgCl2＋H2↑产生气泡快，反应速率大；Zn＋2HCl=ZnCl2＋H2↑产生气泡慢，反应速率小。2．定量测定：可以设计适当的实验方案来测定化学反应速率，如Mg和盐酸反应，根据生成的H2难溶于水，可组装实验装置，让产生的H2将容器中的水排入测量器中，就可计算出氢气的生成速率，还可以依据反应关系计算出盐酸的消耗速率。3、化学反应速率快慢的判断与测定（1）基本思路因为化学反应中发生变化的是体系中的化学物质(包括反应物和生成物)，所以与其中任何一种化学物质的浓度(或质量)相关的性质在测量反应速率时都可以可以加以利用（2）基本性质=1\*GB3①直接可观察的性质，如释放气体的体积和体系的压强=2\*GB3②依靠科学仪器才能测量的性质，如颜色的深浅、光的吸收、光的发射、导电能力等=3\*GB3③在溶液中，当反应物或产物本身有比较明显的颜色时，常常利用颜色深浅和显色物质浓度间的正比关系来跟踪反应的过程和测量反应速率【例3】“碘钟”实验中，3I－＋＝I＋2SO－的反应速率可以用I与加入的淀粉溶液显蓝色的时间t来度量，t越小，反应速率越大。某探究性学习小组在20℃进行实验，得到的数据如下表：实验编号①②③④⑤c(I－)/mol·L－10.0400.0800.0800.1600.120c()/mol·L－10.0400.0400.0800.0200.040t/s88.044.022.044.0t1回答下列问题：(1)该实验的目的是___________________________________________________。(2)显色时间t1＝______________。(3)温度对该反应的反应速率的影响符合一般规律，若在40℃下进行编号③对应浓度的实验，显色时间t2的范围为______(填字母)。(A)＜22.0s(B)22.0s～44.0s(C)＞44.0s(D)数据不足，无法判断(4)通过分析比较上表数据，得到的结论是_________________________________________。【解析】由题目中表格数据可分析出c(I－)、c(S2O32-)浓度越大，反应速率越快，显蓝色所需时间越少，故实验目的应是研究反应物I－与S2O82－的浓度对反应速率的影响，因反应速率与反应物起始浓度乘积成正比（或显色时间与反应物起始浓度乘积成反比），由①⑤中数据可列关系：显色时间t2＝0.040・0.040・88.0/0.120・0.040=29.3s，升高温度，反应速率加快，故显色时间t2<22.0s。【答案】（1）研究反应物I－与S2O32-的浓度对反应速率的影响（2）29.3s

（3）A反应速率与反应物起始浓度乘积成正比（或显色时间与反应物起始浓度乘积成反比）课堂演练1．下列变化过程中如果加快化学反应速率,对环境保护有利的是()A．橡胶的老化B．白色垃圾塑料的分解C．食物腐败D．钢铁的腐蚀【答案】B【解析】白色垃圾塑料易造成白色污染，加快分解速率对环境保护有利。2.在相同条件下，等质量的下列金属（金属颗粒大小相当）与足量的1mol.L-1的盐酸反应，反应速率最大的是（）A．镁B．铝C．钠D．铁【答案】C【解析】四种金属数钠最活泼，所以数它与盐酸反应速率最快。3.在反应：C+CO2=2CO中，可使反应速率增大的措施是()①增大压强②升高温度③通入CO2④增加碳的量⑤降低压强A．①②③④B．②③④⑤C．①②③D．②③④【答案】C【解析】增大压强气体的浓度增大，反应速率增大；降低压强则反应速率减小。升高温度能使任何反应的速率加快。通入CO2使其浓度增大，反应速率增大。增加碳的量不会引起其浓度的变化，不影响反应速率。4.反应4NH3(g)+5O2(g)＝4NO(g)+6H2O(g)在10L密闭容器中进行，半分钟后，水蒸气的物质的量增加了0.45mol，则此反应的速率可表示为（）A.v（NH3）＝0.01mol/(L·s)B.v（O2）＝0.001mol/(L·s)C.v（NO）＝0.001mol/(L·s)D.v（H2O）＝0.045mol/(L·s)【答案】C【解析】根据化学反应速率的计算公式v（H2O）＝0.45mol/(10L×30s)＝0.0015mol/(L·s)则v（NH3）＝v(NO)＝4/6v(H2O)＝0.001mol/(L·s),v(O2)＝5/6v(H2O)＝0.00125mol/L，C正确。5．在28℃时，鲜牛奶约4h变酸，但在5℃的冰箱内，鲜牛奶要48h后才变酸。试分析其原因。【答案】温度升高，反应速率加快，所以28℃时鲜奶变质快。【解析】考虑温度对反应速率的影响。课后学习评价基础巩固1.对于反应N2+O22NO在密闭容器中进行，下列哪些条件能加快反应的速率（）A.缩小体积使压强增大B.体积不变充入氦气使压强增大C.体积不变充入H2使压强增大D.压强不变充入氦气使体积增大【答案】A【解析】对有气体参加的化学反应，增大压强如果能增大反应物的浓度，则可以加快反应速率，A对；B中各物质的浓度没有变化，反应速率不变；C选项充入氢气，虽然压强增大，但反应物浓度不变；D选项体积增大，减小了氧气的浓度，也不加快反应。2．把铝条放入盛有过量盐酸的试管中，不影响氢气产生速率的因素是（）A．盐酸的浓度B.铝条的表面积C.溶液的温度D.加少量的Na2SO4固体【答案】D【解析】铝与盐酸反应的浓度、铝条的表面积、溶液的温度有关。加少量的Na2SO4固体没有引起速率变化的因素。3．下列措施可提高燃料燃烧效率的是()①固体燃料粉碎后燃烧②液体燃料雾化③煤经气化或液化处理④通入尽可能多得空气A．①④B。①②③C。①③④D。全部【答案】B【解析】①、②、③都可以提高燃料与空气的接触面积，使燃料能充分燃烧，因此B正确，而D氧气过多会带走一部分热量，因此适量就可以了。4．对反应A+B==AB来说，常温时按以下情况进行反应：①20mL溶液中含A、B各0.01mol②50mL溶液中含A、B各0.05mol③0.1mol·L-1的A、B溶液各10mL④0.5mol·L-1的A、B溶液各50mL，四者反应速率大小关系是（）A．②>①>④>③B．④>③>②>①C．①>②>④>③D．①>②>③>④【答案】A【解析】浓度越大反应速率越快，只要比较它们混合后的浓度大小。5．在2L的密闭容器中，发生反应3A（g）+B(g)==2C(g)，若最初加入A和B都是4mol,10s后,v(A)=0.12mol/（L·s），则此时容器中B的物质的量()A．1.6molB．2.8molC．3.2molD．3.6mol【答案】C【解析】v（B）=1/3v（A）=0.04mol/（L·s）△n（B）=0.04mol/（L·s）×2L×10s=0.8mol则10S后n（B）=（4-0.8）mol=3.2mol，C正确。6.下列实例，根据已有的知识和经验，填写下表。实例影响速率的因素如何影响夏天食物易变质硫在氧气中比在空气中燃烧快粉状的碳酸钙与盐酸反应比块状的碳酸钙反应快氯酸钾与二氧化锰混合共热可快速产生氧气氯酸钾与二氧化锰混合共热可快速产生氧气工业合成氨通常要在高压下进行【答案】实例影响速率的因素如何影响夏天食物易变质温度升高温度，反应速率增大硫在氧气中比在空气中燃烧快浓度增大反应物浓度，反应速率增大粉状的碳酸钙与盐酸反应比块状的碳酸钙反应快固体的比表面积

增大固体的比表面积，反应速率增大

氯酸钾与二氧化锰混合共热可快速产生氧气催化剂

使用催化剂，反应速率增大

氯酸钾与二氧化锰混合共热可快速产生氧气催化剂

使用催化剂，反应速率增大

工业合成氨通常要在高压下进行压强增大气体物质的压强，反应速率增大【解析】分析所述问题，挖掘影响反应速率的外界因素。7．反应A＋3B=2C＋2D在四种不同情况下的反应速率分别为：①v（A）=0.15mol/（L·s） ②v（B）=0.6mol/（L·s）③v（C）=0.4mol/（L·s） ④v（D）=0.45mol/（L·s）该反应进行的快慢顺序为_____________。【答案】④>③=②>①【解析】同一个反应中，各物质的反应速率之比等于化学计量数之比。8．某反应在催化剂的作用下，按以下两步进行：第一步：X+Y=Z，第二步：Y+Z=M+N+X。此反应的总反应的化学方程式是，反应的催化剂是。【答案】2Y=M+N；X【解析】催化剂参与化学反应，但在化学反应前后化学性质不变，所以它是第一个反应的反应物，最后一个反应的生成物。9．氯酸钾与亚硫酸氢钠发生氧化还原反应生成Cl（－1价）和S（＋6价）的速率如下图所示，又知这个反应速率随着溶液c(H+)增大而加快。（1）写出该反应的化学方程式______________。

（2）反应开始时速率加快的原因是______________。

（3）反应后期反应速率慢的原因是______________。【答案】（1）2KClO3+6NaSO3=3Na2SO4+2KCl+3Na2SO4+2KCl+3H2SO4，（2）离子方程式为：2ClO3-+6HSO3-=6SO42-+2Cl-+6H+，溶液中c(H+)增大,化学反应速率加快;(3)随反应进行,反应物浓度减小,所以反应速率下降。【解析】（1）该反应的化学方程式是：2KClO3+6NaHSO3==3Na2SO4+2KCl+3H2SO4。开始时，随着反应的进行，不断有强酸H2SO4生成，c(H+)不断增大，反应速率也随之增大。（2）随着时间的延长，KClO3和NaHSO3被消耗而愈来愈少，浓度愈来愈小，因此反应速率下降。10．在一定条件下，N2O5按下式分解：2N2O54NO2＋O2，经实验测定，在不同时刻N2O5的浓度见下表，问：时间（0）01003007001000170021002800c（N2O5）mol·L－12.101.951.701.311.080.760.560.37（1）N2O5的分解反应在开始100s内的平均速度是多少？请分别用N2O5、NO2、O2浓度的变化来表示，这三个速率数值之比有什么关系？（2）N2O5的分解速率随时间的延续如何变化？通过计算加以说明。【答案】（1）v（N2O5）=1.5×10-3mol/（L·s）；v（N2O5）︰v（NO2）︰v（O2）==2︰4︰1（2）反应过程时间的延续，化学反应速率会逐渐减慢【解析】找准图表中各时刻对应的浓度，求出在要求时间内的浓度差△c。（1）起始浓度（mol·L－1）2N2O54NO2＋O2起始：2.1000100s：1.95变化：0.15v（N2O5）=（2.01-1.95）/100=1.5×10-3mol/（L·s）v（NO2）=2v（V2O5）=3×10-3mol/（L·s）v（O2）=0.75×10-3mol/（L·s）所以v（